逐环碳经济中的 CCS ： 施政和监管建设会议

2021 年 7 月循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议Dominic RASSOOL高级顾问 ， 财务Ian HAVERCROFT首席顾问 ， 政策法律和监管ALEX ZAPANTIS总经理 ， 商业NABEELA RAJI研究分析师 2循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议循环碳经济 ： 全球可持续发展系列的基石评估与向更有弹性 ， 可持续的能源系统过渡相关的机会和限制 ， 这些能源系统可以应对气候变化 ， 增加获得能源的机会 ， 并为蓬勃发展的全球经济激发创新。Acknowledgements这项研究由来自政府 ， 学术界和工业界的杰出人士组成的咨询委员会监督 ， 他们在与气候变化相关的技术 ， 政策 ， 经济和金融领域拥有深厚的专业知识。咨询委员会的指导对于开展这项工作非常宝贵。还要感谢哥伦比亚大学 SIPA 全球能源政策中心对本报告的审查和投入。循环碳经济咨询委员会 ： 全球可持续发展系列的基石•Brad Page 先生 ， 全球碳捕集与封存研究所首席执行官 （ 联席主席 ）•Ahmad Al - Khowaiter 先生 ， 沙特石油公司首席技术官 (共同主席)•Stephen Bohlen 博士 ， 加利福尼亚州环境保护部代理国家地质学家•Sergio Garribba 教授 ， 意大利外交和国际合作部能源政策参赞•Heidi Heitkamp 女士 ， 美利坚合众国美国参议院北达科他州前参议员•理查德 · 考夫曼先生 ， 纽约州能源研究和发展管理局 (NYSERDA) 主席•Ardinall 投资管理公司首席执行官 Maria Jelescu Dreyfus 女士•Arun Majumdar 博士 ， Precourt 能源研究所和斯坦福大学主任•Nebojsa Nakicenovic 博士 ， 国际应用系统分析研究所 （ IIASA ） 前副总干事 / 首席执行官•Adam Siemenski 先生 ， 阿卜杜拉国王石油研究和研究中心 （ KAPSARC ） 主席•田中伸夫教授 ， 国际能源署 （ IEA ） 前执行主任 ， 日本能源经济研究所杰出研究员 3循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议CONTENTS5.0 结论和建议 33 4循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议1.0INTRODUCTION阻止全球变暖要求温室气体净排放量降至零，此后保持为零。简而言之，所有排放都必须停止，或者通过从大气中永久去除温室气体 （ 特别是二氧化碳 - CO2 ） 来完全抵消。将净排放量减少到零所需的时间以及大气中温室气体的总质量将决定地球的最终平衡温度。几乎所有的分析得出的结论是，迅速减少排放量以保持在 1.5 摄氏度的碳预算范围内实际上是不可能的。因此，为了将全球变暖限制在比工业化前时间高 1.5 摄氏度的范围内，必须尽快将温室气体排放量减少到净零排放，然后必须从大气中永久去除 CO2，以使温室气体的总量在大气中低于 1.5 摄氏度的碳预算。这项任务既艰巨又紧迫。从实现净零排放的途径的可靠分析和建模中可以得出的结论是，最低成本和风险的方法将包括最广泛的技术和战略组合，有时通俗地称为 “上述所有 ” 方法。沙特阿拉伯王国阿卜杜拉国王石油研究中心 （ KAPSARC ） 开发了循环碳经济 （ CCE ） 框架，以更准确地描述这种方法。该框架认可并重视所有减排选项 （ Williams 2019 ） 。CCE 建立在完善的循环经济概念的基础上，该概念由 “三个 R ” 组成，即减少，再利用和回收。循环经济在描述可持续发展的方法方面是有效的，考虑到资源和废物的有效利用，但是不足以描述减少温室气体排放的整体方法。这是因为它没有明确规定从大气中去除二氧化碳 (碳直接去除或 CDR) 或使用碳捕获和储存 (CCS) 防止二氧化碳一旦产生就进入大气。政府间气候变化专门委员会，国际能源署和许多其他机构的严格分析。所有人都得出结论 ， CCS 和 CDR 以及所有其他缓解措施对于实现气候目标至关重要。循环碳经济在循环经济的 “三个 R ” 基础上增加了第四个“ R ” ； 删除。去除包括从大气中去除 CO2 或防止其在产生后进入大气的措施，例如工业和能源设施的碳捕获和储存 （ CCS ），使用 CCS 的生物能源 （ BECCS ），直接空气捕获 （ DAC ） 具有地质储存和造林。本报告描述了碳捕获和封存对实现净零排放的重要贡献 ， 总结了对 CCS 项目可投资性产生重大影响的政策和法律因素 ， 并就政府如何促进私营部门增加 CCS 投资提出了高级建议。1.1紧迫性气候变化的数学是无情的。进入大气的每一吨二氧化碳都会增加大气的最终平衡温度。实现净零排放所需的时间越长，最终发生的全球变暖就越多。对于任何给定的气候结果，排放量持续上升的每一天都会增加它们在未来必须减少的速度。政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 于 2018 年发布的《 1.5 摄氏度全球变暖报告》审查了科学文献，以对 1.5 摄氏度全球变暖的影响进行权威预测，并绘制了导致该气候结果的可能途径。IPCC 开发的四个说明性途径显示了全球人为排放量在本世纪剩余时间内必须如何变化以实现 1.5 摄氏度的气候结果，所有这些途径都显示到本世纪中叶排放量迅速减少至净零 （ 政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 。 5循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议2018 ） 。在本世纪中叶实现净零排放 ， 需要与当前持续上升的全球排放轨迹迅速而深刻地背离。此外 ， IPCC 估计 ， 在本世纪下半叶 ， 每年必须从大气中去除 5 - 10Gt 的二氧化碳 ：•抵消很难减少的残留排放 — — 很难避免农业和航空旅行等排放 ； 和•将大气中温室气体的总负荷降低到低于碳预算全球变暖的 1.5 摄氏度 - 校正超调。自《巴黎协定》签署以来 ， 气候变化的讨论迅速发展。通过最近的极端天气事件证明并通过最近的分析量化 ， 人们越来越认识到未缓解的气候变化的影响的严重性 ， 这放大了民间社会的呼吁 ， 要求有效和紧急行动。在政府大厅以及董事会和年度股东大会中，这种声音越来越大。他们已经被听到了。国际能源署报告称，截至 2021 年 4 月底，已有 44 个国家和欧盟宣布了净零排放目标。10 个在立法中颁布了净零目标，8 个建议将其作为法律义务，其余的在政府政策文件中承诺了净零目标。这些承诺涵盖了全球约 70 ％ 的二氧化碳排放量 （ 到 2050 年净零是 2021 年全球能源部门路线图 ） 。气候野心联盟汇集了国家、地区、城市、企业和投资者，致力于到 2050 年实现净零排放，有近 4000 名参与者，包括 121 个国家、 2357 家公司和 700 个城市 (“气候野心联盟 ： 净零 2050 ” 2021 年) 。所有这些组织的领导人都承诺到本世纪中叶达到净零排放。虽然参与气候野心联盟的门槛相对较低，但它说明了原则上支持净零排放的广度，预计未来可能会转化为坚定的承诺和行动。图 1 1.5 摄氏度排放轨迹的说明性表示 （ 改编自 （ Friedmann ， Zapantis ＆ Page 2020 ； 政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 2018 ）40302010难以避免排放0-10排放量清除净排放量净负排放大气去除 ： 纠正过度射击和偏移以避免发射2010202020302040205020602070208020902100排放量 （ GtCO 2 / 年 ） 6循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议表 1. 气候野心联盟的参与者 （ “气候野心联盟 ： 净零 2050 ” 2021 ）参与者类别参与者数量Regions28国家 / 地区121投资者163Organisations624城市700Companies2357参与者总数3993然而 ， 急于设定净零目标并没有与交付目标所需的投资相匹配。尽管气候因素开始对资本分配产生影响 ， 但私人投资激励措施尚未与气候要求充分保持一致 ， 无法阻止全球温室气体排放的增长 ， 更不用说影响其迅速撤退了。1.2CCS 是循环碳经济的重要组成部分如图 1 所示 ， 实现排放轨迹将需要在每个部门和每个国家采取行动。回到索科洛和帕卡拉的权威模型的共同发现 (Pacala & Socolow 2004) ， 以及国际能源署和许多其他机构多次重申 ， 需要广泛的方法和技术组合来实现显著的减排。CCS 是许多气候缓解技术之一，这些技术是成熟的，商业可用的，并且是实现稳定气候所必需的。IPCC 审查了 90 种情景，每种情景都描述了将全球变暖限制在 1.5 摄氏度的可能途径。在 IPCC 审查的所有情景中，2050 年通过 CCS 永久储存的二氧化碳的平均质量约为 10Gt 。IPCC 开发的四个说明性途径中的三个中，到 2100 年存储的二氧化碳的累积质量在 348Gt 和 1, 218 之间 （ 政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 2018 ） 。图 2. 气专委使用的 90 ° 1.5 ° C 一致情景中的年度二氧化碳封存1MAX第 100 百分位数第 90 百分位数第 80 百分位数第 70 百分位数第 60 百分位数平均值第 50 百分位数第 40 百分位数2020203020402050第 30 百分位数第 20 百分位数第 10 百分位数 MIN1全球 CCS 研究所对 IIASA 1.5 C 情景探索者的分析 (胡普曼等人 ， 2019 年)30252015105GtCO2 每年被封存 7循环碳经济中的 CCS ： 政策和监管建议国际能源署最近的建模与 IPCC 的发现一致 ； 稳定全球气候的最佳方法是在本世纪中叶以千兆吨的规模进行 CCS ， 大约 95 ％ 的捕获二氧化碳被地质储存 ， 其余 5 ％ 被利用 （ 2050 年全球能源部门路线图 ， 2021 年净零 ） 。实现净零排放的潜在途径是无限的，必须注意理解，IPCC 审查或 IEA 开发的模型是基于假设和情景的，而不是对未来的预测。然而，这种模式的一个共同主题是，除了构成循环碳经济的所有其他措施之外，还必须以 IPCC 和 IEA （ 以及许多其他机构 ） 描述的规模部署 CCS 。未能完全应用任何备选方案增加了用其余备选方案缓解气候变化的成本和难度。此外，气候目标越雄心勃勃，净零排放就必须越快实现，CCS 对减排的贡献就越大。1.3CCS 的多功能性CCS 的一个特殊优点是它的多功能性。CCS 不是一种技术。CCS 描述了一系列技术，这些技术可以应用于几乎任何重要的二氧化碳来源，以捕获，运输和永久存储地质构造中的二氧化碳。CCS 技术，其成本和成本驱动因素的描述可以在另一份报告中找到循环碳经济 ： 全球可持续发展系列的基石 ： CCS 的技术准备和成本 （ Kears，Li ＆ Cosoli 2021 ） 。在过去的 50 年中 ， CCS 已应用于多个行业。图 2 显示了所有正在运营 ， 正在建设或正在开发中的商业 CCS 设施 ， 已应用的行业以及开始或预计开始运营的年份。图 3. 商业 CCS 设施 （ 2021 年 5 月 ）LE图表显示了各种选项中每个设施的主要行业类型。运行中施工中超前开发作业暂停强化石油储备无限制地质储存?未存储圆的大小与设施的捕获能力成比例。0.2 Mtpa 的 C021.0 Mtpa 的 C025.0 Mtpa 的 C02Z水泥生产 BREVIK NORCEM钢铁生产ABU DHABI CCS 1浪费能源 FORTUM OSLOVARME ZEROS发电天然气MUSTANG 车站 CAL CAPTURE植物丹尼尔发电煤 BOUNDARY DAMPETRA NOVASANJuan?杰拉德绅士TAIPRAIRIEOUState桥梁门尼项目 TUNDRA炼油厂的氢生产空气产品SMRQUESTACTL STURGEON化学生产 （ 其他 ）伟大的平原中